一种粘土稳定剂及其合成方法技术

本发明专利技术提出了一种粘土稳定剂及其合成方法，属于粘土稳定剂技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种粘土稳定剂及其合成方法


[0001]本专利技术涉及粘土稳定剂
，具体涉及一种粘土稳定剂及其合成方法
。

技术介绍

[0002]地层中含有一定量的粘土矿物，主要有高岭石
、
蒙脱石
、
伊利石和绿泥石等，在油田开发过程（注水
、
酸化
、
压裂）当这些粘土遇到外来水或水基物质时就会发生膨胀
、
分散
、
运移
、
堵塞孔隙吼道，造成地层渗透率降低，对于低渗率油藏破坏更为严重
。
为了减轻对储层伤害，油田中常加入粘土稳定剂来改善粘土的水化膨胀
、
分散运移
。
[0003]根据化学结构的不同粘土稳定剂可以分为：无机盐类
、
无机多核聚合物类
、
有机聚合物类
。
[0004]无机盐类粘土稳定剂具有价格低廉，短期防膨效果好；缺点是不能形成多点吸附，时效短
。
[0005]无机多核聚合物类主要有羟基铝
、
羟基锆
、
羟基铁等
。
这类粘土稳定剂能有效防止粘土膨胀与运移，但是耐酸性能差，不能用于碳酸盐含量高的砂岩地层
。
[0006]有机聚合物类是研究最为广泛的一类粘土稳定剂
。
目前，这类粘土稳定剂使用最多的为有机阳离子型聚合物
。
这类粘土稳定剂又以聚胺和聚季铵盐型为主，如：聚二甲基二烯丙基氯化铵，聚三甲基烯丙基氯化铵，阳离子聚丙烯酰胺等
。
但其热稳定性较差，且耐温性随相对分子质量的增加而降低，不适用于高温条件下的粘土防膨
。
同时，聚合物型高分子防膨剂由于分子链较长，不适用于中低渗透油藏
。
另外，有机硅烷及其聚合物具备突出的耐温性能，同时有机硅烷能与粘土表面缩合，形成化学键，达到有效防膨的目的，但有机硅烷及其聚合物水溶性差，与其它用剂配伍性差
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提出一种粘土稳定剂及其合成方法，具有很好的耐温
、
耐剪切
、
耐盐性能，与压裂液配伍作用好，起到抑制粘土水化膨胀的效果，可达到长久稳定粘土的作用效果，从而达到保护油气储层的目的
。
[0008]本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供一种粘土稳定剂，该稳定剂由含有磺酸基的不饱和单体
、
含有苯基羧酸基的不饱和单体
、
丙烯酰胺
、
不饱和季铵盐硅氧烷单体
、
烯丙基三甲基氯化铵反应制得，所述粘土稳定剂的分子结构式如式
I
所示：
式
I
；其中，
a
：
b
：
c
：
d
：
e=
（7‑
10
）
:
（5‑7）
:
（
10
‑
15
）
:
（3‑5）
:
（3‑5）
。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述粘土稳定剂的原料包括不饱和季铵盐硅氧烷单体
、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸
、
丙烯酰胺
、2
‑
烯丙基苯甲酸
、
烯丙基三甲基氯化铵，质量比为
39
‑
56:10
‑
15:7
‑
11:5
‑
9:6
‑7；其中，不饱和季铵盐硅氧烷单体的结构式如式
II
所示：式
II。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述不饱和季铵盐硅氧烷单体的合成方法如下：
S1.
将二丙胺
、
三
(
三甲基硅氧基
)
氯硅烷
、
碘化钾混合加热反应，制得中间体，结构如下：；
S2.
将中间体
、
氯乙烯氧基三甲基硅烷
、
碘化钾混合加热反应，制得产物
。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，步骤
S1
中所述二丙胺
、
三
(
三甲基硅氧基
)
氯硅烷
、
碘化钾的摩尔比为1‑
1.2:1:0.1
‑
0.2
，所述加热的温度为
85
‑
90℃
，时间为
15
‑
20h。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，步骤
S2
中所述中间体
、
氯乙烯氧基三甲基硅烷
、
碘化钾的摩尔比为
1:1
‑
1.05:0.1
‑
0.2
，所述加热的温度为
90
‑
95℃
，时间为
10
‑
12h。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述所述粘土稳定剂的原料还包括链转移剂
、
引发剂，其中，所述链转移剂的质量为单体总质量的
0.05
‑
0.07wt%
，所述引发剂的质量为单体总质量的
0.03
‑
0.05wt%
；所述链转移剂为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯；所述引发剂选自过氧化苯
甲酰
、
过氧化苯甲酰叔丁酯
、
过氧化甲乙酮中的至少一种
。
[0014]本专利技术进一步保护一种上述粘土稳定剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将2‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸
、
不饱和季铵盐硅氧烷单体
、
丙烯酰胺
、
烯丙基三甲基氯化铵和2‑
烯丙基苯甲酸溶于
DMSO
（二甲基亚砜）中，配制成单体总质量浓度为
40
‑
45wt%
的溶液；（2）在惰性气体保护下，向步骤（1）中的溶液中加入引发剂
、
链转移剂和
DMSO
，配制成单体总质量浓度为
27
‑
30wt%
的溶液，在
40
‑
50℃
下搅拌反应3‑
5h
，产物过滤，洗涤，干燥，粉碎，制得粘土稳定剂
。
[0015]本专利技术进一步保护一种粘土稳定剂组合物，包括上述粘土稳定剂和交联阳离子聚丙烯酰胺，两者的质量比为
10
‑
15:2
‑
3。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种粘土稳定剂，其特征在于，该稳定剂由含有磺酸基的不饱和单体
、
含有苯基羧酸基的不饱和单体
、
丙烯酰胺
、
不饱和季铵盐硅氧烷单体
、
烯丙基三甲基氯化铵反应制得，所述粘土稳定剂的分子结构式如式
I
所示：式
I
；其中，
a
：
b
：
c
：
d
：
e=
（7‑
10
）
:
（5‑7）
:
（
10
‑
15
）
:
（3‑5）
:
（3‑5）
。2.
根据权利要求1所述粘土稳定剂，其特征在于，所述粘土稳定剂的原料包括不饱和季铵盐硅氧烷单体
、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸
、
丙烯酰胺
、2
‑
烯丙基苯甲酸
、
烯丙基三甲基氯化铵，质量比为
39
‑
56:10
‑
15:7
‑
11:5
‑
9:6
‑7；其中，不饱和季铵盐硅氧烷单体的结构式如式
II
所示：式
II。3.
根据权利要求2所述粘土稳定剂，其特征在于，所述不饱和季铵盐硅氧烷单体的合成方法如下：
S1.
将二丙胺
、
三
(
三甲基硅氧基
)
氯硅烷
、
碘化钾混合加热反应，制得中间体，结构如下：；
S2.
将中间体
、
氯乙烯氧基三甲基硅烷
、
碘化钾混合加热反应，制得产物
。4.
根据权利要求3所述粘土稳定剂，其特征在于，步骤
S1
中所述二丙胺
、
三
(
三甲基硅氧基
)
氯硅烷
、
碘化钾的摩尔比为1‑
1.2:1:0.1
‑
0.2
，所述加热的温度为
85
‑
90℃
，时间为
15

【专利技术属性】
技术研发人员：聂中祥，王中鹏，吕本增，李长清，张坤，宋彬，
申请(专利权)人：东营市宝泽能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：